Глиссадный радиомаяк

1. ГЛИССАДНЫЙ РАДИОМАЯК по авт. св. N 1294115, отличающийся тем, что, с целью повышения стабилизации угла и крутизны зоны глиссады при сложном рельефе местности и мешающих отражениях, введны четвертая и пятая передающие антенны, четвертый и пятый делители мощности, четвертый и пятый аттенюаторы и четвертый и пятый фазовращатели, при этом выход второго сумматора соединен с входом первого аттенюатера через четвертый делитель мощности, второй выход которого через последовательно соединенные четвертый аттенюатор и четвертый фазовращатель подключен к четвертой передающей антенне, второй выход третьего делителя мощности подключен к второй антенне через пятый делитель мощности, второй выход которого через последовательно соединенные пятый аттенюатор и пятый фазовращатель подключен к пятой антенне, при этом пятая антенна размещена на мачте над третьей антенной на расстоянии от нее где - длина волны излучения радиомаяка, м; - номинальный угол глиссады, град., а четвертая антенна размещена на мачте над третьей антенной на расстоянии от нее
2. Радиомаяк по п.1, отличающийся тем, что, с целью упрощения его настройки, введены последовательно соединенные шестой делитель мощности, шестой аттенюатор, шестой фазовращатель и четвертый сумматор, при этом выход второго сумматора соединен с входом четвертого делителя мощности через шестой делитель мощности, а второй выход третьего делителя мощности через четвертый сумматор соединен с входом третьего аттенюатора.

Изобретение относится к радионавигации, может использоваться в радиотехнических системах посадки самолетов и является усовершенствованием изобретения, описанного в авт.св. N 1294115.
Цель изобретения повышение стабилизации угла и крутизны зоны глиссады при сложном рельефе местности и мешающих отражениях, также упрощение настройки радиомаяка.
На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенного радиомаяка; на фиг.2-6 диаграммы, поясняющие его работу.
Радиомаяк содержит передатчик 1, первый делитель 2 мощности, первый м второй амплитудные модуляторы 3, 4, первый и второй сумматоры 5 и 6, первый аттенюатор 7, первый фазовращатель 8, первую и вторую передающие антенны 9 и 10, мачту 11, второй делитель 12 мощности, второй аттенюатор 13, второй фазовращатель 14, третью передающую антенну 15, третий делитель 16 мощности, третий аттенюатор 17, третий фазовращатель 18, третий сумматор 19, четвертый шестой делители 20-22 мощности, четвертый шестой фазовращатели 23-25, четвертый сумматор 26, четвертый аттенюатор 27, пятый и шестой аттенюаторы 28 и 29, четвертую и пятую передающие антенны 30 и 31.
Глиссадный радиомаяк работает следующим образом.
Несущая f_x с выхода передатчика 1 поступает на делитель 2 мощности, с выходов которого она подается на входы амплитудных модуляторов 3 и 4. В амплитудном модуляторе 3 осуществляется амплитудная модуляция несущей сигналом с навигационной частотой F₁, а в амплитудном модуляторе 4 сигналом с навигационной частотой F₂.
Сигналы с амплитудных модуляторов 3 и 4 поступают на сумматоры 5 и 6 мощности.
На выходе сумматора 5 образуется сигнал "несущая плюс боковые частоты модуляции", спектр которого содержит несущую и две пары боковых частот (f_н; f_н F₁; f_н F₂), этот сигнал еще называют "суммарным" сигналом . На выходе сумматора 6 образуется сигнал "боковые частоты модуляции", спектр которого содержит только две пары боковых частот (f_н F₁, f_н F₂), причем одна пара боковых частот совпадает по фазе с аналогичными частотами на выходе сумматора 5, а другая пара отличается от соответствующей пары на выходе сумматора 5 на 180^о; этот сигнал еще называют разностным Как уже отмечалось, глубина модуляции несущей сигналом каждой из навигационных частот равна 40% для глиссадного радиомаяка (ГРМ) с форматов сигналов международной системы посадки ILS.
С выхода сумматора 6 разностный сигнал подается на делитель 22 мощности, с первого выхода которого разностный сигнал поступает на делитель 20 мощности. С первого выхода делителя 20 мощности разностный сигнал подается через последовательно включенные аттенюатор 7, фазовращатель 8 и делитель 12 мощности на передающую антенну 9. С второго выхода делителя 12 мощности разностный сигнал через последовательно включенные аттенюатор 13, фазовращатель 14 и сумматор 19 поступает в передающую антенну 15. С второго выхода 20 делителя мощности разностный сигнал через последовательно выключенные аттенюатор 27 и фазовращатель 23 подается в передающую антенну 30.
Суммарный сигнал с сумматора 5 поступает на делитель 16 мощности, с первого выхода которого он подается на делитель 21 мощности, а с второго выхода делителя 16 мощности на второй вход сумматора 26. С первого выхода делителя 21 мощности суммарный сигнал подается в передающую антенну 10, а с второго выхода через последовательно включенные аттенюатор 28 и фазовращатель 24 в антенну 31.
С помощью подстроечных элементов аттенюатора 27 и фазовращателя 23 устанавливают амплитуду и фазу разностного сигнала в передающей антенне 30 и отношение к разностному сигналу в антенне 9.
С помощью подстроечных элементов аттенюатора 28 и фазовращателя 24 устанавливают требуемую амплитуду и фазу суммарного сигнала в передающей антенне 31 по отношению к суммарному сигналу в передающей антенне 10.
Подстроечные элементы аттенюатор 13 и фазовращатель 14 позволяют обеспечить равноамплитудную и синфазную запитку передающих антенн 15 и 9 разностным сигналом, что является, как показано ниже, условием стабилизации угла и крутизны зоны глиссады при изменении уровня подстилающей поверхности. Подстроечные элементы аттенюатор 7, фазовращатель 8 -служат для установки необходимых амплитудно-фазовых соотношений суммарного и разностного сигналов в перадающих антеннах.
В антеннах 30, 31, 9, 10 могут быть установлены следующие амплитудно-фазовые соотношения сигналов. Например, разностный сигнал (амплитуда и фаза) в антеннах 30 и 9 соответственно: 1 и 2 80 . Суммарный сигнал (амплитуда и фаза) в пятой и второй передающих антеннах 31 и 10 соответственно: 1 и 3 80 .
Через передающую антенну 15 излучаются в пространство несколько сигналов. С одной стороны разностный сигнал, равный по амплитуде и фазе разностному сигналу, излучаемому передающей антенной 9. С другой стороны, через передающую антенну 15 излучается второй сигнал, сформированный в сумматоре 26 из суммарного сигнала, поступающего на второй вход сумматора 26 с второго выхода делителя 16 мощности, и разностного сигнала, поступающего на первый вход сумматора 26 с второго выхода делителя 22 мощности через последовательно включенные аттенюатор 29 и фазовращатель 25. На выходе сумматора 26 в результате формируется сигнал канала грубого наведения с фиксированной разностью глубин модуляции (РГМ), например с РГМ 22%
Назначение этого канала обеспечение зоны действия ГРМ в области верхних углов, т.е. углов места, больших угла глиссады _o.
С помощью аттенюатора 17 и фазовращателя 18 можно устанавливать необходимое соотношение амплитуд и фаз основного и грубого каналов наведения. Развязка грубого и основного каналов обеспечивается, если сигналы этих каналов сдвинуты по фазе на 90^о.
На фиг.2 приведены диаграммы антенн 9 (Е₁), 30 (Е₄) и их результирующая диаграмма Е_1,4 для разностного сигнала.
На фиг.3 даны диаграммы антенн 10 (Е₂), 31 (Е₅) и их результирующая диаграмма Е_2,5 для суммарного сигнала. На фиг.2 и 3 показаны диаграммы ГРМ для случая, когда средний уровень подстилающей поверхности Н_пдостиг высоты подвеса над землей антенны 15 Н₅, т.е. Н_п Н₃. В этом случае антенны 15 практически не участвует в формировании диаграммы основного канала, т.к. уровень сигнала этой антенны под малыми углами места и при = _o невелик.
Как видно на фиг.2 и 3, благодаря противофазной запитке антенн 9 и 30 разностным сигналом, а антенн 10 и 31 суммарным сигналом, при малых углах места ( 0-0,3 ₃ ) происходит подавление излучения радиомаяка.
В результате меньше облучаются складки местности и различные аэродромные объекты перед ГРМ, снижается уровень от этих препятствий, отраженных сигналов радиомаяка, которые, попадая в рабочий сектор зоны глиссады, могли бы искажать глиссаду.
Приведенные выше амплитудно-фазовое распределение токов в антеннах 30, 31, 9 и 10 радиомаяка позволяет в несколько раз снизить искривления глиссады в сложных местах размещения.
Но следует учитывать, что при снижении уровня сигнала радиомаяка при малых углах места ( 0,3-0,45 _o) ограничивается и дальность действия радиомаяка.
Поэтому практически приходится находить компромисс, обеспечивая необходимую дальность действия радиомаяка и приемлемый уровень искривлений глиссады.
Степень подавления излучения ГРМ под малыми углами места ( 0,5^о) можно устанавливать от 0 до -20-40 дБ, меняя с помощью аттенюаторов 27 и 28 уровень сигнала соответственно в антеннах 30 и 31.
На фиг. 4 и 5 показаны расчетные диаграммы ГРМ для двух режимах работы радиомаяка: для случая, когда средний уровень подстилающей поверхности достиг высоты подвеса антенны 15 над землей (основанием мачты), т.е. Н_п Н₃, и для другого случая, когда Н_п 0.
На фиг. 4 приведены диаграммы антенн 9 (Е₁), 30 (Е₄) и 15 (Е₃) и их результирующие диаграммы (Е_1,4,3).
Сплошной линией показаны диаграммы для случая, когда Н_п Н₃. Прерывистой линией показаны диаграммы этих антенн для случая Н_п 0.
Видно, как меняются диаграммы антенн при изменении уровня подстилающей поверхности. Например, уровень сигнала антенны 16 при Н_п= Н₃ незначителен при малых углах места и практически не влияет на результирующую диаграмму разностного сигнала основного канала ГРМ (Е_1,4,3).
При Н_п 0 антенна 15 активно участвует в формировании результирующей диаграммы разностного сигнала основного канала ГРМ.
Видно, что, несмотря на меняющийся уровень подстилающей поверхности, угол места нуля результирующей диаграммы разностного сигнала основного канала ГРМ остается неизменным и равным номинальному углу глиссады _o
На фиг.5 показано, как деформируются диаграммы антенн ГРМ для суммарного сигнала основного канала ГРМ. Одновременно, как видно на фиг.4, деформируются и диаграммы антенн ГРМ для разностного сигнала. Но в пространстве соотношение разностного и суммарного сигналов основного канала ГРМ, как показывает приведенный ниже анализ, остается неизменным, т.е. стабилизируется как угол глиссады, так и крутизна зоны глиссады.
Предлагаемый ГРМ, кроме стабилизации своих выходных параметров, имеет и другую важную особенность, а именно, исключение опасности появления ложной глиссады ниже основной при изменении уровня подстилающей поверхности. Действительно, при Н_п Н₃ отсутствие ложной глиссады исключается настройкой радиомаяка. А при Н_п 0 к "разностному" сигналу, излучаемому антенной 9, начинает прибавляться некоторый небольшой уровень разностного сигнала антенны 15.
В результате при малых углах места 0-0,45 _o ни при каких возможных уровня подстилающей поверхности сигнал антенны 30 не превысит результирующий сигнал антенн 9 и 15, т.е. при этих углах места никогда не появится ложная глиссада.
На фиг.6 показаны результирующие диаграммы ГРМ для разностного и суммарного сигналов основного канала, а также диаграммы грубого канала для двух предельных режимов работы ГРМ: случай Н_п Н₃ и Н_п 0.
На фиг.6 видно, что диаграмма грубого канала зависит от изменения уровня подстилающей поверхности. При Н_п Н₃, когда основной канал ГРМ имеет необходимую зону действия в области верхних углов места ( > _o), уровень сигнала грубого канала при этих углах места невелик.
При Н_п 0, когда заметно сужается зона действия основного канала ГРМ, грубый канал хорошо дополняет основной, расширяя зону действия ГРМ в области верхних углов ( > _o). Благодаря грубому каналу примерно в 2 раза расширяется допустимый диапазон изменений уровня подстилающей поверхности.
Подавление излучения ГРМ при малых углах места позволяет снизить искривления глиссады при работе ГРМ в сложных местах установки.
Изобретение относится к радионавигации. Цель изобретения - повышение стабилизации угла и крутизны зоны глиссады при сложном рельефе местности и мешающих отражениях, а также упрощение настройки радиомаяка. Глиссадный радиомаяк (ГРМ) содержит передатчик 1, делители 2, 12, 16, 20, 21 и 22 мощности, амплитудные модуляторы 3 и 4, сумматоры 5, 6, 19 и 26, аттенюаторы 7, 13, 17, 27, 28 и 29, фазовращатели 8, 14, 23, 18, 24 и 25, передающие антенны 9, 10, 15, 30 и 31 и мачту 11. Наряду с деформацией диаграмм антенн ГРМ для суммарного сигнала основного канала ГРМ одновременно деформируются и диаграммы антенн ГРМ для разностного сигнала. Но в пространстве соотношение разностного и суммарного сигналов основного канала ГРМ остается неизменным, т.е. имеет место стабилизация как угла глиссады, так и крутизны зоны глиссады. Упрощение настройки ГРМ достигается введением делителя 22, фазовращателя 25, сумматора 26 и аттенюатора 29. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.